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Antriebstechnik von Siemens und RockwellVom Hybridsystem zum doppelten Standard

Karl-Heinz Klumpe

Die KHS-Gruppe bietet die Antriebstechnik ihrer Verpackungsanlagen nun durchgängig in zwei verschiedenen Varianten an.

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AutomatisierungstechnikBerührungslos kommunizieren

Die einzelnen Komponenten von jedem Fahrzeug werden in den Fertigungshallen der Automobilindustrie von Elektrohängebahnen an die Linien der Endmontage transportiert. Dort erfolgt dann mit Hilfe von Schubplattformen der Zusammenbau der Fahrzeuge. In manchen Hallen sind bis zu 1000 Hängebahnen und teilweise 100 Plattformen permanent im Einsatz – also eine äußerst komplexe Logistik und alles „Just in Time“. Diese Hängebahnen und Schubplattformen werden über Schleifleitungen aber nicht nur mit Energie versorgt, sondern auch die Kommunikation der schienengeführten Fahrzeuge untereinander und die Verbindung zum stationären Teil der Anlage erfolgen ebenfalls über diese Leitungen. Als Bussystem wird CAN eingesetzt, das sich in fast allen Bereichen der Automatisierung unter anderem aufgrund der Störsicherheit und Echtzeitfähigkeit hervorragend bewährt hat.

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Antriebstechnik (AT): Berührungslos kommunizieren

Für die Steuerungs- und Kommunikations-Aufgaben bei diesen so genannten schleifleitergespeisten Systemen bietet Berghof seit Jahren eine modulare, kompakte und nach IEC-61131 programmierbare Steuerung an (Cantrol powertrack). Damit kann jedes Einzelfahrzeug innerhalb eines Materialflusssystems mit einer eigenen lokalen Steuerung und einer umfangreichen CAN-Bus Kommunikationsfähigkeit ausgestattet werden. Dies hat den Vorteil, dass einem Fahrzeug beispielsweise neben Transportaufgaben auch Montage- oder Qualitätssicherungsaufgaben zugeordnet werden können; die Datenübertragung erfolgt dabei über den Schleifleiter und den CAN-Bus. Diese Technik, in Verbindung mit einer permanenten Datenkommunikation, hat der Automatisierung bislang vielfältige technische Möglichkeiten eröffnet: Von Elektropaletten- und Elektrohängebahnen bis hin zu Regalbediengeräten und Kransystemen. Die genannte Steuerung ist durchgängig in Cantrol integriert, einem flexiblen deterministischen Kommunikations-System. Es basiert auf CAN, ist modular in Hardware und Software und ermöglicht eine permanente bidirektionale Kommunikation. Echtzeit-Aufgaben, wie beispielsweise die Abstandsregelung und Synchronisation der Fahrzeuge, sowie die Übertragung großer Datenmengen sind aufgrund der Verbindung CAN/Ethernet kein Problem. Genutzt werden alle Standards wie Ethernet-TCP/IP, Win NT, OPC oder IEC61131-3, sowie die typischen Web–Anwendungen Teleservice, Online-Diagnose und die Möglichkeit des Downloads.

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Ein neuer Standard in der Automatisierung

Trotz der genannten Vorteile gibt es aber einen gravierenden Nachteil, und das ist der Verschleiß der Kontakte. Daraus resultieren Wartungsarbeiten, sinkende Taktzeiten sowie eine geringere Anlagenverfügbarkeit – und damit steigen die Kosten. Das Unternehmen Berghof hat einen großen Schritt vorwärts getan und ein modulares Kommunikationssystem (Ican) mit drahtloser Energie- und Datenübertragung entwickelt. Statt mehrerer Schleifleitungen wie bislang üblich, werden jetzt ein beziehungsweise zwei Energieleiter längs der Aufhängung oder der Anlage verlegt. Die Übertragung der Energie erfolgt nicht mehr über den „schleifenden“ Kontakt, sondern induktiv. Das Gleiche gilt für die Kommunikation.

Durch die Integration dieser neuen Entwicklung in das Steuerungssystem Cantrol steht nicht nur eine reine Kommunikationslösung zur Verfügung, sondern ein ganzes Netzwerk von berührungslos miteinander kommunizierenden Steuerungen. Die neuen Kommunikationsmodule basieren ebenfalls auf dem CAN-Bus, so dass eine permanente Kommunikation zwischen der stationären Anlage und jedem kontaktlos angekoppelten, mobilen Ican-Teilnehmer gewährleistet ist. Die wesentlichen Module des neuen Kommunikationssystems sind ein stationäres und ein mobiles Koppel-Element zwischen dem stationären Bus, beziehungsweise dem lokalen CAN-Bus der Fahrzeugsteuerung. Darüber hinaus gibt es ein Modul für einen aktiven Bus-Abschluss und, was die mobile Steuerung angeht, ein PLC (Programmable Logic Controller) in jedem Fahrzeug, der über IEC 61131-3 programmiert wird.

Kombination zu einem Netzwerk

Das wirklich Interessante an dem neuen modularen System aber ist die Möglichkeit bis zu 100 Segmente – mit einer Länge von jeweils 300 Meter – in der Halle zu einem großen Netzwerk zu kombinieren. Jedes mobile Fahrzeug erhält den Status eines Netzwerkteilnehmers, der bei dem Überfahren einzelner Segmentgrenzen sozusagen dynamisch übergeben wird. Ein solches Segment beinhaltet maximal 50 Fahrzeuge, die sich mit einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu drei Meter pro Sekunde weiter bewegen. Sie melden sich an der Segmentgrenze automatisch aus einem Segment ab und im nächsten wieder an. Da alle Segmentcontroller über den zweiten stationären CAN-Bus miteinander verbunden sind, erhalten sie diese (redundante) Information ebenfalls und erkennen somit jede An- und Abmeldung. Insgesamt können mehr als 1000 Fahrzeuge eindeutig über mehrere Segmente hinweg angesprochen werden. Die stationären Segmentcontroller kommunizieren nicht nur untereinander über den Standard CAN-Bus oder Ethernet, sondern auch mit dem übergeordneten Leitsystem. Die Kommunikation mit einem Fahrzeug, das sich in einem Segment aufhält, erfolgt über die Ican-Leitung mit 50 kBits pro Sekunde.

Da aufgrund der CAN-Basis alle Daten der Fahrzeuge transparent sind, können sie von den Segmentcontrollern für jedes Fahrzeug gezielt angefordert und an das Leitsystem weitergegeben werden. Dies bedeutet für die Anwendung, dass neue Abstandsregelungen, Berechnungen von Schleppfehlern oder auch Pulkfahrten ohne zusätzliche mechanische Komponenten umgesetzt werden können. Lediglich die Fahraufträge und die Rückmeldungen der einzelnen Fahrzeuge müssen in der Leitwarte verwaltet werden. Die Programmierung und Konfiguration der einzelnen Controller erfolgt mit den Standard-Tools der Cantrol Umgebung und IEC61131-3. Da der Mitarbeiter die einzelnen Fahrzeugsteuerungen zentral programmieren und auch online testen kann, entfällt das lästige und oftmals zeitaufwendige Anschließen eines Kabels. Somit ist auch ein Update von einzelnen Segmenten, wie auch der ganzen Anlage, schnell und einfach zu realisieren. Aber auch die Inbetriebnahme wird durch einen Netzwerk-Scan zur Identifikation aller Netzwerkteilnehmer einschließlich der Fahrwerke erleichtert. Darüber hinaus ist ein Teleservice über ISDN und TCP/IP möglich.

Fazit

Das neue modulare Kommunikationssystem Ican bietet dem Anwender durch seine berührungslose Technik im Vergleich zu den Schleifleitungen deutliche Vorteile hinsichtlich Wartung, Verfügbarkeit und Taktrate. Darüber hinaus wird die Betriebssicherheit durch eine Selbstdiagnose über die Ethernet/CANBus-Verbindung sowie die höhere Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung deutlich verbessert. Alle Segmente sind außerdem unabhängig und damit auch einzeln funktionsfähig. Besonders hervorzuheben für das tägliche Handling ist die Transparenz der Anlage für die Identifikation und Lokalisierung aller Fahrzeuge zu jeder Zeit, auch im laufenden Betrieb. Dies gilt natürlich auch für die Ferndiagnose über Internet und Modem.Dr. Peter Stipp

Bitte Quellenangabe nicht vergessen !!

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